TRIBOLOGIA TEORIA I PRAKTYKA vXVII Nr 4, 2011 (238)



Piotr BAŁA ①, Janusz KRAWCZYK ①, Marcin MADEJ ①

OCENA WŁASNOŚCI TRIBOLOGICZNYCH NOWYCH MATERIAŁÓW NARZĘDZIOWYCH NA OSNOWIE NIKLU

THE TRIBOLOGICAL PROPERTIES OF NEW Ni-BASED TOOL MATERIALS

Słowa kluczowe:

zużycie, tribologia, stopy Ni, węgliki, materiał narzędziowy

Key words:

wear, tribology, Ni-based alloy, carbides, tool material
TRIBOLOGIA V42, nr 4, 2011, (238)

Streszczenie

W niniejszej pracy przedstawiono nowe materiały na osnowie niklu umacniane związkami faz międzymetalicznych o dużej zawartości węgla. Skład chemiczny nowych materiałów zaprojektowano tak, aby umocnienie osnowy uzyskać w wyniku wydzielania związków międzymetalicznych bogatych Ni oraz Al i Ta, a udział węglików pierwotnych wynosił przynajmniej 20%. Węgliki powinny pozostać stabilne w mikrostrukturze niezależnie od obróbki cieplnej, wpływając korzystnie na odporność na ścieranie. Materiały te mają charakteryzować się przede wszystkim dobrymi własnościami tribologicznymi wykonanych z nich narzędzi do specjalnych zastosowań. Omówiono mikrostrukturę badanych stopów oraz określono rodzaj i udział objętościowy faz węglikowych.
Badania tribologiczne wykonano przy temperaturze pokojowej celem określenia roli faz węglików w mechanizmie zużycia. Dla wszystkich badanych stopów wyznaczono wielkość zużycia, współczynnik tarcia oraz określono mechanizm zużycia.

Summary

In the paper, the new Ni-based materials with a high carbon content, strengthened by intermetallic compounds, were presented. The chemical compositions of the new materials were designed in such a way as to obtain the matrix strengthening by means of the precipitation of intermetallic compounds rich in Ni as well as Al and Ta and to have the carbide fraction above 20%. Carbides should remain stable in microstructure, regardless of the heat treatment, since they favourably influence an abrasion resistance. Tools use for special application made of these materials should have good tribological properties at elevated temperature.
The microstructures and carbides volume fraction of investigated alloys, were described. The reason the tribological test was performed at ambient temperature was to determine the role of the carbides in wear mechanism. The wear level, coefficient of wear, and wear mechanism for all investigated alloys, were described.
① AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, tel. (12) 617-26-19, fax (12) 617-31-90, e-mail:pbala@agh.edu.pl.
Tribo-11v42n4_p011.pdf (11400295 bajtów)



Marek BARA ①, Piotr DUDA ①, Sławomir KAPTACZ ①

ODPORNOŚĆ ZUŻYCIOWA TWORZYW KONSTRUKCYJNYCH WSPÓŁPRACUJĄCYCH Z POWŁOKĄ TLENKOWĄ

WEAR RESISTANCE OF CONSTRUCTIONAL MATERIALS IN COOPERATION WITH THE OXIDE COATING

Słowa kluczowe:

właściwości tribologiczne, powłoka tlenkowa, stal, ceramika

Key words:

tribological properties, oxide coatings, steel, ceramics
TRIBOLOGIA V42, nr 4, 2011, (238)

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki badań tribologicznych, stereometrycznych oraz morfologii powierzchni materiałów konstrukcyjnych stalowych AISI: 304, 316, 52100 oraz ceramicznych: węglik wolframu WC, azotek krzemu Si3N4 we współpracy z powłoką tlenku aluminium. Celem badań było określenie przydatności wybranych materiałów do współpracy z anodową powłoką tlenkową w niesmarowanych węzłach tarcia. Artykuł stanowi kontynuację zagadnienia dotyczącego współpracy powłok tlenkowych z tworzywami sztucznymi.
Powłoki tlenkowe zostały wytworzone na stopie aluminium EN AW-5251 metodą elektrochemiczną w elektrolicie trójskładnikowym. Testy tribologiczne zostały przeprowadzone na testerze T-01 dla skojarzenia kulka–tarcza. Badania prowadzono w warunkach tarcia technicznie suchego dla ruch obrotowego. Pozostałe parametry badań przyjęto zgodnie z zaleceniami programu VAMAS dla badania powłoki TiN.
Wyniki badań wykazały, że wybrane materiały zachowują się w różny sposób podczas współpracy tribologicznej z powłoką tlenkową. Materiały stalowe różniły się znacząco między sobą intensywnością zużywania oraz wartością współczynnika tarcia. Wykazano, że stale nierdzewne nie nadają się do współpracy z anodową powłoką twardą w warunkach tarcia technicznie suchego. Dla pozostałych badanych materiałów uzyskano mniejsze intensywności zużywania w odniesieniu do stali nierdzewnych.

Summary

This article presents the results of tribological tests, stereometric tests, and surface morphology tests carried out with steel structural materials prepared according to ANSI: 304, 316, 52100 and ceramic structural materials like WC (tungsten carbide) and SI3N4 (silicon nitride) used for co-operation with aluminum oxide coating. The aim of the study was to determine the usefulness of selected materials for co-operation with anodic oxide coating under dry friction conditions. This paper is a continuation of a research on the co-operation of APT with plastics.
The oxide coating was formed on EN AW-5251 aluminum alloy by the electrochemical method in a ternary electrolyte system. Tribological tests were carried out using the T-01 tester with a ball-on-disc friction system and under dry friction conditions and for rotational motion. Other test parameters were accepted in accordance to guidelines of the VAMAS program.
Test results established that the selected materials behaved in various manners during tribological cooperation with oxide coating. Steel materials varied greatly in frictional wear intensity and other tribological characteristics. The research also revealed that stainless steels are not suitable materials for cooperation with anodic hard coating under dry friction conditions. For other materials, smaller friction wear intensities were obtained.
① Uniwersytet Śląski, Wydział Informatyki i Nauki o Materiałach, ul. Śnieżna 2, 41-200 Sosnowiec, tel. (32) 36-89-568.
Tribo-11v42n4_p021.pdf (1527872 bajtów)



Sylwia BEDNAREK ①, Janusz KRAWCZYK ①, Piotr BAŁA ①,

Aneta ŁUKASZEK-SOŁEK ①, Tomasz ŚLEBODA ①,

Marek WOJTASZEK ①, Paweł CHYŁA ①

ANALIZA ODDZIAŁYWANIA MATERIAŁU WSADOWEGO NA MECHANIZM ZUŻYCIA WKŁADEK MATRYCOWYCH FORMUJĄCYCH W PROCESIE KSZTAŁTOWANIA ELEMENTÓW ZDERZAKA KOLEJOWEGO

THE ANALYSIS OF THE EFFECT OF BILLET MATERIAL ON THE MECHANISM OF WEAR IN FORMING DIE INSERTS IN THE PROCESS OF RAILWAY BUMPER FORMATION

Słowa kluczowe:

zużycie, tribologia, modelowanie numeryczne, wyciskanie przeciwbieżne, stal narzędziowa

Key words:

wear, tribology, numerical modeling, backward extrusion, tool steel
TRIBOLOGIA V42, nr 4, 2011, (238)

Streszczenie

W pracy omówiono mechanizm zużycia wkładki matrycowej formującej używanej do wyciskania bazy zderzaka kolejowego. Wkładka ta została wykonana ze stali X40CrMoV5-1. Sporządzono charakterystykę materiału, z którego została wykonana badana wkładka matrycowa formująca.
Określono rolę mikrostruktury oraz rozszerzalności cieplnej na mechanizm zużycia badanej wkładki. Wyniki badań metaloznawczych mechanizmów zużycia oraz zmian w mikrostrukturze warstwy wierzchniej odniesiono do symulacji opartych na obliczeniach numerycznych współczynnika zużycia. Wyniki badań wskazują na istotną rolę w zużyciu wkładki matrycowej formującej mechanizmów takich jak: tworzenie się białej warstwy, zmęczenie cieplne, utlenianie.

Summary

The mechanism of wear in the forming die insert used for the extrusion of a railway bumper was investigated in this work. The insert was made of X40CrMoV5-1 steel. The analysis of the die insert material was performed. The role of the microstructure and thermal expansion in the mechanisms of wear of the investigated die insert was also studied. The results of metallographical investigations of the mechanisms of wear and changes in the microstructure of the top surface of the die insert were linked to the results of the numerical simulations of the die wear factor. The obtained results indicate that such mechanisms as white layer formation, thermal fatigue, and oxidation, play an important role in the wear of the die insert.
① AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, tel. (12) 617-26-19, fax (12) 617-31-90, e-mail: .
Tribo-11v42n4_p033.pdf (1743991 bajtów)


Bogdan BOGDAŃSKI ①, Ewa KASPRZYCKA ①, ②, Jerzy SMOLIK ③,

Jan TACIKOWSKI ①, Jan SENATORSKI ① , Wiktor GRZELECKI ①

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE POWŁOK ELEKTROLITYCZNYCH ZE STOPÓW NIKLU PO OBRÓBCE CIEPLNEJ

TRIBOLOGICAL PROPERTIES OF NICKEL ELECTROLITYCAL ALLOYS AFTER HEAT TREATMENT

Słowa kluczowe:

stopy niklu, obróbka cieplno-chemiczna, właściwości tribologiczne

Key words:

nickel alloys, thermo-chemical treatment, tribological properties
TRIBOLOGIA V42, nr 4, 2011, (238)

Streszczenie

W artykule omówiono właściwości tribologiczne (zużycie liniowe) elektrolitycznie nakładanych powłok ze stopów niklu Ni-Mo i Ni-W zawierających pierwiastki węglikotwórcze Mo i W po poddaniu ich obróbce cieplnej lub cieplno-chemicznej. Powłoki ze stopów niklu Ni-Mo, Ni-W oraz z niklu Ni, osadzano na powierzchni próbek ze stali C90U i następnie wygrzewano w temperaturze 1125oC przez 8 h, przy obniżonym ciśnieniu 10 -2÷10 Pa. Przeprowadzono również badania warstw typu duplex CrC+(Ni-Mo) oraz CrC+(Ni-W), wytwarzanych w procesie chromowania próżniowego na powierzchni próbek ze stali C90U pokrytych tymi samymi stopami niklu przed chromowaniem. Właściwości tribologiczne warstw określono metodą trzy wałeczki–stożek. Stwierdzono, że uzyskane w wyniku obróbki cieplnej warstwy dyfuzyjne typu Ni-W mają wyższą odporność na zużycie przez tarcie, niż warstwy typu Ni-Mo. Lepszą z kolei odporność niż obie warstwy dyfuzyjne mają warstwy duplex uzyskane przez chromowanie próżniowe stali C90U pokrytej powłokami Ni-W lub Ni-Mo.

Summary

This paper describes the tribological properties (linear wear) of the electrolytic coatings containing nickel alloys, Ni-Mo and Ni-W, which contain carbides forming elements. These coatings were also subjected to heat treatment and thermo-chemical treatment.
Coatings made of nickel alloys Ni-Mo, Ni-W and of nickel Ni, were deposited on the surface of samples from C90U steel and heated to a temperature 1125oC for 8 h, under lowered pressure 10-2÷10 Pa. The research also included examinations of duplex layers, CrC+(Ni-Mo) and CrC+(Ni-W), manufactured in the process of vacuum chromizing on the surface of specimens from C90U steel, which were coated with the same nickel alloys before chromizing. Tribological properties of layers were determined with the 3 roller–cone method. Test indicated that diffusion layers Ni-W, obtained during the heat treatment, have higher wear resistance than layers Ni-Mo. However, duplex layers, obtained during the vacuum chromizing of C90U steel coated with Ni-W or Ni-Mo coatings, have higher wear resistance than both other layers.
① Instytut Mechaniki Precyzyjnej, ul. Duchnicka 3, 01-796 Warszawa, tel.: (22) 5602641, fax. (22) 5602922, e-mail: .
② Politechnika Warszawska, Wydział Budownictwa, Mechaniki i Petrochemii, 09-400 Płock, ul. Łukasiewicza 17, e-mail:
③ Instytut Technologii Eksploatacji – PIB, 26-600 Radom, ul. Pułaskiego 6/10, tel. (48) 364-42-41, fax (48) 36-447-65.
Tribo-11v42n4_p043.pdf (1488691 bajtów)



Marcin CHMIELEWSKI ①, Anita MAŃKOWSKA-SNOPCZYŃSKA ②, Katarzyna PIETRZAK ①, Marian SZCZEREK ②, ③, Jan WULCZYŃSKI ②

CHARAKTERYSTYKI TRIBOLOGICZNE MATERIAŁÓW PRZEZNACZONYCH NA ELEMENTY ŁOŻYSK FOLIOWYCH

TRIBOLOGICAL CHARACTERISTICS OF MATERIALS INTENDED FOR FOIL-AIR BEARINGS ELEMENTS

Słowa kluczowe:

tarcie, zużycie, łożysko foliowe, folia ślizgowa, folia falista

Key words:

friction, wear, foil-air bearing, top foil, bump foil
TRIBOLOGIA V42, nr 4, 2011, (238)

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki badań tribologicznych materiałów przeznaczonych na elementy wysokoobrotowego łożyska foliowego. Przebadano dwa rodzaje folii wykonanych przez Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych w Warszawie. Pierwszą grupę stanowiły folie faliste o grubości nieprzekraczającej 0,1 mm, wykonane z następujących stopów: CuCr5, CuMn5, CuNi25, CuAl5 oraz kompozytu Ni5Al2O3. Kolejną grupę materiałów stanowiły folie ślizgowe o grubości 0,2 mm uzyskane z brązu B101 oraz ze stopu Inconel 600. Powierzchnie elementów ze stopu Inconel 600 zostały ukonstytuowane różnymi technologiami. Badania tribologiczne przeprowadzono dla dwóch rodzajów styków: skoncentrowanego liniowego (urządzenie T-05) i rozłożonego (urządzenie T-15). Do badań wykonanych na urządzeniu T-05 jako przeciwpróbki stosowano rolki, natomiast na urządzeniu T-15 stosowano pierścienie. Zarówno rolki, jak i pierścienie wykonane były ze stali łożyskowej 100Cr6. Jako bazę odniesienia przyjęto skojarzenie stal–stal (100Cr6). Wielkościami charakteryzującymi właściwości tribologiczne badanych skojarzeń materiałowych były współczynnik tarcia oraz intensywność zużywania.
① Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, Zakład Kompozytów Ceramiczno-Metalowych i Złączy, ul. Wólczyńska 133, 01-919 Warszawa.
② Instytut Technologii Eksploatacji – PIB, Zakład Tribologii, ul. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom.
③ Politechnika Radomska, Wydział Mechaniczny, ul. Krasickiego 54, 26-600 Radom.
Tribo-11v42n4_p053.pdf (1239371 bajtów)


Henryk CZARNECKI ①

ANALIZA PROCESU ZUŻYWANIA PARY KINEMATYCZNEJ BRĄZ–ŻELIWO STOPOWE PRZY TARCIU MIESZANYM

ANALYSIS OF THE PROCESS OF WEAR OF A BRONZE–ALLOY CAST IRON KINEMATIC PAIR UNDER MIXED FRICTION CONDITIONS

Słowa kluczowe:

tarcie mieszane, brąz–żeliwo

Key words:

mixed friction, bronze-cast iron
TRIBOLOGIA V42, nr 4, 2011, (238)

Streszczenie

W opracowaniu zostały przedstawione wyniki badań modelowych zużycia w warunkach tarcia mieszanego pary kinematycznej ślimak–zębatka ślimakowa, w której ślimak jest wykonany z brązu CUA19Fe3, a zębatka z żeliwa stopowego. Taka para ma zastosowanie w mechanizmach posuwowych obrabiarek ciężkich. Eksperyment prowadzono przy zmiennych twardościach żeliwa i prędkości procesu tarcia. Określono rozkład zużycia na drodze tarcia obu elementów pary tribologicznej. Wyniki przedstawiono na wykresach oraz w postaci zależności intensywności zużycia w funkcji parametrów analizowanych w eksperymencie.
① Politechnika Częstochowska, Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji, ul. Akademicka 5, 42-201 Częstochowa, tel. (34) 325-05-09, e-mail:czarnecki@itm.pcz.pl
Tribo-11v42n4_p069.pdf (205623 bajtów)

Józef GAWLIK ①, Wojciech ZĘBALA ①, Andrzej MATRAS ①

TECHNOLOGICZNE I TRIBOLOGICZNE ASPEKTY OBRÓBKI PRECYZYJNEJ

TECHNOLOGICAL AND TRIBOLOGICAL ASPECTS OF PRECISE MACHINING

Słowa kluczowe:

obróbka precyzyjna, skrawanie, tarcie, parametry, optymalizacja

Key words:

precise machining, cutting, friction, parameters, optimization

Streszczenie

Przedstawiono wybrane zagadnienia poprawy jakości technologicznej obrabianych mikrowyrobów na przykładzie obróbki cienkościennych przedmiotów ze stopu aluminium (grubość ścianki poniżej 0,1 mm, wysokość przedmiotu rzędu kilku mm). Podano sposoby zmniejszania błędów obróbki poprzez zastosowanie skrawania z podwyższonymi prędkościami (HSC), optymalizację parametrów i strategii obróbki. Do obróbki HSC posłużono się wysokoobrotowym wrzecionem z napędem pneumatycznym. Wykazano, że właściwy dobór parametrów skrawania, przy uwzględnieniu charakterystyk tribologicznych, pozwala uzyskać dobre jakościowo przedmioty cienkościenne.
TRIBOLOGIA V42, nr 4, 2011, (238)

Summary

This paper is a presentation of chosen issues concerning the optimization of technological quality of machined microproducts. Machining of thin wall aluminum objects (wall thickness below 0,1 mm and a few mm in height) are used as examples. The authors present methods for lowering machining faults by using high speed cutting (HSC), optimization of parameters and machining strategy. For HSC machining a high-speed spindle with a pneumatic drive was used. The authors prove that a proper choice of cutting parameters, when taking into account tribological characteristics, can assure good quality of thin wall objects.
① Politechnika Krakowska, Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji, al. Jana Pawła II 37, 31-864 Kraków, e-mail:
Tribo-11v42n4_p079.pdf (1613692 bajtów)__


Marian GRĄDKOWSKI ①, Anna MATUSZEWSKA ②, Monika MAKOWSKA ①

ZMIANY SKŁADU CHEMICZNEGO POWIERZCHNI STALI PODCZAS TARCIA

CHANGES IN THE CHEMICAL COMPOSITION OF A STEEL SURFACE DURING FRICTION

Słowa kluczowe:

tarcie, smarowanie, dodatki smarne, zacieranie, powierzchnia tarcia

Key words:

friction, lubrication, lubricating additives, scuffing, friction surface

Streszczenie

Za pomocą aparatu czterokulowego, w którym obciążenie węzła tarcia przyrasta liniowo, wyznaczano wielkość obciążenia zacierającego stalowych węzłów tarcia, smarowanych mineralnym olejem podstawowym SAE 30/95, zawierającym dodatki smarne typu AW/EP, charakteryzujące się różnym udziałem pierwiastków, uznawanych za aktywne tribologicznie, tj. siarki i fosforu. Biegi testowe przerywano przy różnych obciążeniach (P), ustalanych dla badanej kompozycji na podstawie wartości obciążenia zacierającego (Pt), tj.: P = Pt, P = Pt – 400 N, P = Pt + 400 N. Następnie, za pomocą mikrospektrofotometrii w podczerwieni (FTIRM) oraz mikroanalizy rentgenowskiej (SEM/EDS), szczegółowo zbadano skład chemiczny powierzchni tarcia. Stwierdzono, że jeszcze przed przerwaniem warstwy smarowej (P = Pt–400 N) na powierzchni stali, w obrębie kontaktu, powstają stałe produkty przemiany składników środka smarowego. Analiza FTIRM wykazała, że są to substancje organiczne, powstałe w wyniku tribochemicznych przemian (przede wszystkim utleniania) składników środka smarowego. Nie stwierdzono natomiast obecności produktów organicznych na powierzchniach tarcia, gdy testy przerywano przy obciążeniu zacierającym lub wyższym. W tych przypadkach następowała przebudowa struktury chemicznej powierzchni tarcia, polegająca na zmianie zawartości tlenu, węgla oraz pierwiastków aktywnych, pochodzących z dodatków smarnych. Ich zawartość na powierzchni tarcia wzrastała, chociaż nie wprost proporcjonalnie, wraz ze wzrostem stężenia dodatku w oleju i obciążenia węzła tarcia.
TRIBOLOGIA V42, nr 4, 2011, (238)

Summary

The primary objective of this work was to investigate the chemical composition of the sliding surfaces during tribological tests with the participation of lubricants based on mineral oil SAE 30/95 and selected AW/EP additives containing sulphur and phosphorus. Standard parameters – limiting wear of load (Goz) and scuffing load (Pt) – were measured by means of a specialised four-ball machine T-02 (made in Institute for Sustainable Technologies in Radom). Tribological tests were carried out during a linear increase of load (P). Some experiments were paused before (P = Pt – 400 N) and after reaching scuffing load (P = Pt + 400 N). To investigate in detail sliding steel surfaces, the researchers used analytical techniques including FTIRM, SEM/EDS, and FTIRM. Results indicate that some organic products of tribochemical conversions of the lubricant were present on the steel surface before the breakdown of lubrication layer. There were no organic compounds on the rubbing surface when load was equal or higher than Pt (then chemical structure of the surface was modified – increase of the content of oxygen, carbon and active elements coming from additives).
① Instytut Technologii Eksploatacji – PIB, ul. K. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom.
② Przemysłowy Instytut Motoryzacji, ul. Jagiellońska 55, 03-301 Warszawa.
Tribo-11v42n4_p097.pdf (1768115 bajtów)


Paweł GUTOWSKI ①, Mariusz LEUS ②

WPŁYW PARAMETRÓW DRGAŃ WZDŁUŻNYCH I SZTYWNOŚCI STYKU NA POZIOM REDUKCJI SIŁY NAPĘDU W RUCHU ŚLIZGOWYM

EFFECT OF LONGITUDINAL VIBRATION PARAMETERS AND STIFFNESS OF CONTACT ON DRIVING FORCE REDUCTION IN SLIDING MOTION

Słowa kluczowe:

siła tarcia, modele tarcia, drgania wzdłużne, redukcja siły napędu

Key words:

friction force, models of friction, longitudinal vibrations, reduction of driving force
TRIBOLOGIA V42, nr 4, 2011, (238)

Streszczenie

W pracy zaprezentowano wyniki analizy symulacyjnej wpływu amplitudy prędkości drgań wymuszonych stycznych wzdłużnych i sztywności kontaktowej stycznej styku na siłę napędu konieczną do wprawienia ciała w ruch ślizgowy i utrzymania tego ruchu. Analizę przeprowadzono przy wykorzystaniu klasycznego statycznego modelu tarcia Coulomba i dynamicznego modelu tarcia Dahla. Wyniki badań symulacyjnych zweryfikowano na podstawie wyników badań doświadczalnych przeprowadzonych na specjalnie w tym celu zbudowanym stanowisku badawczym.

Summary

The simulation tests results of the influence of amplitude of longitudinal tangential vibrations velocity as well as the influence of contact shear stiffness on driving force which is necessary for initiation and maintenance of the sliding motion are presented in this paper. Analyses were performed with the use of Coulomb’s classical static model of friction and with the use of Dahl’s dynamic model. The results of simulation tests were verified. Verification was made based on the results of experimental tests, which were carried out on a stand especially designed for this purpose.
① Katedra Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, 70-310 Szczecin, Al. Piastów 19, tel.: 91-449-47-61, e-mail: .
② Katedra Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, 70-310 Szczecin, Al. Piastów 19, tel.: 91-449-46-83, e-mail: .
Tribo-11v42n4_p113.pdf (257815 bajtów)


Ewa KASPRZYCKA ①, ②, Bogdan BOGDAŃSKI ②,

Jan TACIKOWSKI ②, Jan SENATORSKI ②,

Dominik SMOLIŃSKI ③

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE WARSTW DUPLEX WYTWARZANYCH W PROCESIE TYTANOWANIA PRÓŻNIOWEGO NA STALI NARZĘDZIOWEJ POKRYTEJ STOPEM NIKLU

PROPERTIES OF DUPLEX LAYERS PRODUCED IN THE VACUUM TITANIZING PROCESS ON TOOL STEEL COVERED WITH NICKEL ALLOY

Słowa kluczowe:

warstwy duplex, tytanowanie próżniowe, obróbka galwaniczna, korozja, właściwości tribologiczne

Key words:

duplex layers, vacuum titanizing, galvanic treatment, corrosion, tribological properties
TRIBOLOGIA V42, nr 4, 2011, (238)

Streszczenie

W pracy omówiono wyniki badań dotyczących struktury oraz właściwości warstw duplex typu TiC+(Ni-Mo) wytwarzanych w procesie tytanowania próżniowego na stali narzędziowej pokrytej elektrolitycznym stopem Ni-Mo. Przeprowadzono porównanie pomiędzy warstwami duplex typu TiC+(Ni-Mo) oraz pojedynczymi warstwami węglikowymi typu TiC, wytwarzanymi w procesie tytanowania próżniowego. Wykonano badania morfologii warstw, ich składu fazowego, rozkładów stężenia pierwiastków oraz twardości. Właściwości tribologiczne (zużycie liniowe) otrzymanych warstw oceniano przy wykorzystaniu metody trzy wałeczki-stożek. Wykazano, że odporność na zużycie przez tarcie warstw duplex typu TiC+(Ni-Mo), wytwarzanych w procesie tytanowania próżniowego na powierzchni stali pokrytej powłoką elektrolityczną Ni-Mo, jest równie dobra, jak pojedynczych warstw węglikowych typu TiC, podczas gdy utwardzane cieplnie próbki ze stali, bez warstwy, nie miały dobrych właściwości tribologicznych.
① Politechnika Warszawska, Wydział Budownictwa, Mechaniki i Petrochemii, 09-400 Płock, ul. Łukasiewicza 17, e-mail: .
② Instytut Mechaniki Precyzyjnej, ul. Duchnicka 3, 01-796 Warszawa, e-mail: .
③ Politechnika Warszawska, Wydział BMiP w Płocku, 09-400 Płock, ul. Łukasiewicza 17.
Tribo-11v42n4_p125.pdf ( B-)


Janusz KRAWCZYK ①

MECHANIZM POWSTAWANIA BIAŁEJ WARSTWY W KONTEKŚCIE ZUŻYCIA NARZĘDZI PODCZAS KSZTAŁTOWANIA STALOWYCH ELEMENTÓW KONSTRUKCYJNYCH

THE MECHANISM OF THE WHITE LAYER FORMATION IN THE CASE OF THE WEAR OF TOOLS DURING THE FORMING OF STEEL STRUCTURAL PARTS

Słowa kluczowe:

zużycie, tribologia, biała warstwa, kucie, stal narzędziowa

Key words:

wear, tribology, white etching layer, forging, tool steel
TRIBOLOGIA V42, nr 4, 2011, (238)

Streszczenie

Kształtowanie na gorąco lub ciepło elementów stalowych konstrukcyjnych stwarza warunki sprzyjające tworzeniu się na powierzchni narzędzi stalowych tzw. białej warstwy. Tworzenie się białej warstwy w wyniku procesów tribologicznych oraz przemian fazowych w warstwie wierzchniej narzędzi często odgrywa główną rolę w ich mechanizmie zużycia. W pracy przedstawiono morfologię białej warstwy tworzącej się na narzędziach podczas wyciskania elementów stalowych zderzaka kolejowego. Udało się uzyskać obraz białej warstwy pozwalający na zaproponowanie szczegółowej koncepcji mechanizmu jej tworzenia się.

Summary

Hot or warm forging of steel structural parts favors the formation of the white layer on the surface of steel tools. The formation of the white layer is the result of tribological processes, and phase transformations in the surface of the tools often plays the main role in the wear mechanisms in these tools. The morphology of the white layer forming on the surface of tools during the extrusion of steel parts of a railway bumper is presented in this work. The research enabled the analysis of the microstructure of the white layer as well as discussions and proposals of a detailed description of the white layer formation mechanisms.
① AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemy słowej, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, tel. (12) 617-26-19, fax (12) 617-31-90, e-mail: .
Tribo-11v42n4_p135.pdf (1191265 bajtów)


Stanisław LABER ①

OCENA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH WYBRANYCH SPIEKÓW POROWATYCH WYPEŁNIONYCH DODATKIEM EKSPLOATACYJNYM O DZIAŁANIU CHEMICZNYM

EVALUATION OF TRIBOLOGICAL PROPERTIES OF SELECTED FILLED WITH CHEMICALLY ACTING ADDITIVES

Słowa kluczowe:

spiek porowaty, dodatek eksploatacyjny, właściwości tribologiczne

Key words:

porous sinter, additive, tribological properties
TRIBOLOGIA V42, nr 4, 2011, (238)

Streszczenie

W artykule przedstawiono wpływ rodzaju spieku porowatego na właściwości tribologiczne, tj. siły tarcia, zużycia, temperatury obszaru tarcia. Do badań przyjęto następujące skojarzenia: spiek porowaty FeGr1,2Cu3/ stal 210Cr12, spiek porowaty FeGr1,2Cu3S0,8/stal 210Cr12 oraz spiek porowaty FeGr1,2Cu3Sn5/ stal 210Cr12. Badania właściwości tribologicznych przeprowadzono za pomocą testera T-05 przy zmiennym skokowo obciążeniu węzła tarcia. Przed badaniami tribologicznymi spieki zostały wypełnione dodatkiem eksploatacyjnym o działaniu chemicznym.

Summary

The article discusses the influence of the type of porous sinters on tribological properties, which are the friction, wear, and temperature of the friction area. The following porous sinters were selected for the study: FeGr1, 2Cu3/210Cr12 steel, FeGr1, 2Cu3S0, 8/210Cr12 steel, and FeGr1, 2Cu3Sn5 / 210Cr12 steel. The study of tribological properties was performed using a T-05 tester and the load of the friction pair changed by steps. Prior to the tribological tests, the sinters were filled with a chemically acting additive.
① Uniwersytet Zielonogórski, Wydział Mechaniczny, ul. Prof. Z. Szafrana 4,
65-246 Zielona Góra.
Tribo-11v42n4_p145.pdf (444495 bajtów)


Aneta ŁUKASZEK-SOŁEK ①, Janusz KRAWCZYK ①, Sylwia BEDNAREK ①, Jan SIŃCZAK ①, Tomasz ŚLEBODA, Piotr BAŁA ①

CHARAKTERYSTYKA ZUŻYCIA STEMPLA PODCZAS WYCISKANIA STALOWYCH ELEMENTÓW

THE CHARACTERISTICS OF THE WEAR OF THE STAMP USED IN BACKWARD EXTRUSION OF STEEL ELEMENTS

Słowa kluczowe:

zużycie, tribologia, modelowanie numeryczne, wyciskanie przeciwbieżne, stal narzędziowa

Key words:

wear, tribology, numerical modeling, backward extrusion, tool steel
TRIBOLOGIA V42, nr 4, 2011, (238)

Streszczenie

W pracy opisano mechanizm zużycia stempla wykonanego ze stali 32CrMoV12-28 używanego do wyciskania bufora zderzaka kolejowego. Stempel ten uległ pęknięciu, które wyeliminowało go z dalszej eksploatacji. Wykonano charakterystykę materiałową stempla i określono jej wpływ na mechanizm zużycia w odniesieniu do jego warunków pracy. Do powyższej analizy wykorzystano obliczenia numeryczne współczynnika zużycia. Wyniki badań wskazują na istotną rolę tworzenia się tzw. białej warstwy w mechanizmie zużycia tribologicznego oraz inicjacji pęknięcia. Określono rolę mikrostruktury w rozwoju pęknięcia. Wyniki badań pozwolą na dobór lub zaprojektowanie nowych materiałów narzędziowych na tego typu elementy pracujące w szczególnie trudnych tribologicznie warunkach.

Summary

This research is aimed at the analysis of wear mechanisms of 32CrMoV12-28 steel stamp used in extrusion of railway bumpers. The stamp cracked, which excluded it from further use. The analysis of the stamp material was performed and its influence on the wear mechanisms operating under working conditions of the stamp was analyzed. The calculations of the wear factor were also used in this research. The results of this research show that the white layer formation is a very important phenomenon, strongly influencing crack formation in the investigated stamp. The role of the microstructure of the analyzed stamp in the crack development was also investigated. The presented results will allow one to properly select or design new tool steels for the structural parts working under tribologically difficult conditions.
① AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, tel. (12) 617-26-19, fax (12) 617-31-90, e-mail: .
Tribo-11v42n4_p153.pdf (1631579 bajtów)


Monika MAKOWSKA ①, Anna MATUSZEWSKA ②, Marian GRĄDKOWSKI ①

MIGRACJA PIERWIASTKÓW AKTYWNYCH TRIBOLOGICZNIE Z OLEJU SMAROWEGO DO MATERIAŁU WĘZŁA TARCIA

MIGRATION OF ACTIVE ELEMENTS FROM A LUBRICANT TO THE MATERIAL OF THE FRICTION PAIR

Słowa kluczowe:

tarcie, smarowanie, dodatki smarne, powierzchnia tarcia, ZDDP

Key words:

friction, lubrication, lubricating additives, friction surface, ZDDP
TRIBOLOGIA V42, nr 4, 2011, (238)

Streszczenie

Zbadano skład chemiczny warstwy wierzchniej roboczych powierzchni tarcia, po testach tribologicznych przeprowadzonych za pomocą aparatu czterokulowego, z zastosowaniem mikroanalizy rentgenowskiej (SEM/EDS) oraz rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronów (XPS). Do smarowania węzła tarcia zastosowano olej podstawowy SAE 30/95, zawierający 3% m/m dodatku smarnego na bazie dialkiloditiofosforanu cynku. Stwierdzono, że na skutek tarcia warstwa wierzchnia wzbogacana jest pierwiastkami aktywnymi tribologicznie pochodzącymi z dodatku (przede wszystkim siarką i w mniejszym stopniu fosforem), a także tlenem i węglem. Pierwiastki te migrowały w głąb materiału. Najwyższą tendencję w tym zakresie wykazywał tlen, mniejszą węgiel, a zdecydowanie najniższą – siarka i fosfor. Siarka dominowała w warstwie wierzchniej w postaci siarczków, zaś fosfor – w postaci fosforanów.

Summary

The chemical composition of the external layer of rubbing elements after tribological tests performed using four-ball machine by means SEM/EDS and XPS techniques was investigated. Base oil SAE 30/95 containing 3%w/w ZDDP-based additive package was applied as the lubricant. The results indicate that the surface layer was modified by tribological active elements coming from the additive (mainly by sulphur and phosphorus) as well as by oxygen and carbon. These elements migrated into the material of friction couple. The highest tendency to migrate was shown by oxygen. Carbon was clearly lower, and sulphur and phosphorus were the lowest. Sulphur was present in the external layer in the form of sulphides, and phosphorus in the form of phosphates.
① Instytut Technologii Eksploatacji – PIB, 26-600 Radom, ul. Pułaskiego 6/10, tel. (48) 364-42-41, fax (48) 36-447-65.
② Przemysłowy Instytut Motoryzacji, ul. Jagiellońska 55, 03-301 Warszawa.
Tribo-11v42n4_p163.pdf (414197 bajtów)


Demofilo MALDONADO CORTÉS ①, Luz A. TREJO MONTEMAYOR ①, José A. TREVIÑO CASTÁN ①, D. MOLINA VARGAS ①, R. BERLANGA ZAMARRÓN ②

METHODOLOGY FOR LUBRICANT SELECTION IN DEEP DRAWING STEEL PROCESS FOR THE AUTOMOTIVE INDUSTRY, A NEW DEVELOPMENT AND VALIDATION

METODA DOBORU ŚRODKA SMAROWEGO DO PROCESU GŁĘBOKIEGO TŁOCZENIA BLACH STALOWYCH W PRZEMYŚLE MOTORYZACYJNYM, NOWE ROZWIĄZANIE I JEGO WERYFIKACJA

Key words

tribology, steel, automotive, parameters, lubricant, coatings, wear

Słowa kluczowe:

tribologia, stal, przemysł samochodowy, środki smarowe, powłoki, zużywanie
TRIBOLOGIA V42, nr 4, 2011, (238)

Summary

The following research presents the evaluation of lubricants currently used by the company METALSA and some proposed by the University of Monterrey to be used in the process of chassis manufacturing.
METALSA provides a series of lubricants whose use depends on the process that is going to make. Annually, its suppliers will recommend new lubricants to return more efficient procedures.
However, for the company, it is difficult to evaluate those products in the factory. If the evaluation is not the quality that they need, it can affect both the tooling and products. In addition, such an assessment would be a loss of time on the production line and would have to assume the expenditure involved in the possibility of ruining a batch of up to one thousand pieces or one expensive tool.
Based on the foregoing, our research has developed and validated a methodology for testing the lubricants used in mechanical processes of sheet automotive steel so that one can select the lubricant of better quality without losing time dedicated to production or risk parts or machinery. The methodology consists of choosing tests designed to make use of T-02 four-ball and T-05 block-on-ring tribotesters.
The tribotesters provide certain results, but it is necessary to understand the data. The tribotester T-05, for example, indicates the traces of wear, the friction coefficient, and the volume worn. Those results serve to help make the decision of choosing a lubricant for the studied process.

Streszczenie

Przedstawiono wyniki badań tribologicznych środków smarowych obecnie stosowanych w firmie METALSA i zaproponowanych do stosowania przez Uniwersytet w Monterrey. Środki te wykorzystywane sa w procesie wytwarzania podwozi samochodowych.
W firmie METALSA obecnie stosuje się wiele środków smarowych w zależności od prowadzonego procesu wytwórczego. Ponadto dostawcy corocznie polecają wiele nowych substancji smarowych mających zwiększyć wydajność.
Niestety u wytwórcy jest wręcz niemożliwe zbadanie jakości nowego produktu. Jeśli jakość produktu jest poniżej potrzeb, może to wpływać negatywnie na trwałość narzędzi i jakość wytwarzanych detali. Może to także skutkować wydłużeniem czasu produkcji i spowodować straty sięgające tysięcy niezdatnych detali i spowodować uszkodzenie drogiego narzędzia.
Bazując na powyższych przesłankach, opracowano i zweryfikowano metodę testowania środków smarowych wykorzystywanych w obróbce mechanicznej arkuszy blach stalowych. Dzięi opracowanej metodzie możliwy jest wybór wysokiej jakości środka smarowego bez przerw w produkcji i ryzyka związanego z wybrakowaniem wytwarzanych detali bądź stosowanych narzędzi. Metoda realizowana jest z wykorzystaniem stanowisk badawczych: czterokulowego o symbolu T-02 i rolka–klocek oznaczonego T-05.
Z wykorzystywaniem stanowisk badawczych uzyskuje się wyniki, które następnie podlegają wyjaśnianiu. Dla przykładu, z wykorzystaniem stanowiska T-05 uzyskuje się wyniki w postaci śladu tarcia, współczynnika tarcia i zużycia objętościowego. Wyniki te są pomocne przy podejmowaniu decyzji o wyborze środka smarowego do dalszych badań.
① University of Monterrey, (UDEM), Engineering Department, San Pedro Garza García N.L., México, .
② METALSA, Innovation in Forming Processes, Apodaca N.L, México, .
Tribo-11v42n4_p177.pdf (2955859 bajtów)


Remigiusz MICHALCZEWSKI ①, Witold PIEKOSZEWSKI ①, Marian SZCZEREK ①, ②, Waldemar TUSZYŃSKI ①

ODPORNOŚĆ NA POWIERZCHNIOWE ZUŻYCIE ZMĘCZENIOWE KÓŁ ZĘBATYCH POKRYTYCH POWŁOKĄ WC/C

THE ROLLING CONTACT FATIGUE OF WC/C COATED GEARS

Słowa kluczowe:

powłoka niskotarciowa, pitting, stanowisko przekładniowe

Key words:

low-friction coating, pitting, gear testing rig
TRIBOLOGIA V42, nr 4, 2011, (238)

Streszczenie

Celem pracy było zbadanie odporności na powierzchniowe zużycie zmęczeniowe kół zębatych, pokrytych powłoką niskotarciową WC/C (a-C:H:W). Powłokę naniesiono na koła zębate metodą reaktywnego rozpylania w procesie PVD.
Badania powierzchniowej trwałości zmęczeniowej wykonano na stanowisku T-12U metodą PT C/10/90. Przeprowadzono badania czterech wariantów skojarzeń materiałowych kół zębatych (koło duże/koło małe): koła bez powłoki, koła pokryte powłoką, dwa skojarzenia mieszane (jedno z kół pokryte powłoką). Badania wykonano dla mineralnego oleju przekładniowego klasy GL-5 według API (80W/90).
Z przeprowadzonych badań wynika, że odporność na pitting przekładni zębatej, w której zastosowano powłokę, nie tylko zależy od rodzaju powłoki, ale również od tego, które z kół tworzących przekładnie jest pokryte. Badania wykazały, że aby zwiększyć odporność na pitting przekładni, powłokę należy nanieść na koło, dla którego praca tarcia zęba w jednostce czasu jest mniejsza.

Summary

The aim of the study was to investigate the resistance to rolling contact fatigue of WC/C coated gears. The test were done for low-riction WC/C (a-C:H:W) coating. The coating was deposited using the PVD process by reactive sputtering.
The investigation of rolling contact fatigue was realised by means of a T-02U using the PT C/10/90 method.
Four material combinations of gears were tested: wheel and pinion uncoated, wheel and pinion coated, wheel coated and pinion uncoated, and wheel uncoated and pinion coated. The test were performed for mineral gear oil of GL-5 API performance level (80W/90)
The test results indicate that resistance to the pitting wear of gears with coated wheels do not depend only on the coating material but also on the selection of coated wheel. To increase the fatigue life of gears, the coating should be deposited on the gear for which the unit friction work of teeth is lower.
① Instytut Technologii Eksploatacji – PIB, 26-600 Radom, ul. Pułaskiego 6/10, tel. (48) 364-42-41, fax (48) 36-447-65.
② Politechnika Radomska, Wydział Mechaniczny, ul. Krasickiego 54, 26-600 Radom.
Tribo-11v42n4_p191.pdf (1762895 bajtów)


Jerzy MYALSKI ①

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE MATERIAŁÓW KOMPOZYTOWYCH ZAWIERAJĄCYCH WĘGIEL SZKLISTY

TRIBOLOGICAL PROPERTIES OF COMPOSITE MATERIALS CONTAINING GLASSY CARBON

Słowa kluczowe:

węgiel szklisty, współczynnik tarcia, zużycie, materiały cierne, mechanizm zużycia

Key words:

glassy carbon, coefficient of friction, wear, frictional materials, mechanism of wear
TRIBOLOGIA V42, nr 4, 2011, (238)

Streszczenie

Przedmiotem badań był wpływ węgla szklistego jako dodatku pozwalającego kształtować właściwości tribologiczne w różnych grupach materiałów kompozytowych z osnową polimerową i metaliczną. Przeprowadzone badania wykazały, że dodatek węgla szklistego w kompozycie przyczynia się do zmiany współczynnika tarcia i zużycia. Decydują o tym udział masowy i rozmiary cząstek węgla szklistego. Dobre właściwości fizyczne i chemiczne węgla szklistego powodują również ograniczenie procesów związanych z termiczną degradacją struktury kompozytu. Dodatek około 6–10% węgla przyczynił się do ograniczenia obszarów warstwy wierzchniej materiałów ciernych, w których dochodziło do procesów degradacji termicznej, oraz podwyższył o około 50oC temperaturę, w której następował gwałtowny spadek współczynnika tarcia.
Wyniki przeprowadzonych badań potwierdziły możliwość wpływania na zmianę właściwości tribologicznych w kompozytach zawierających węgiel szklisty.

Summary

The study focuses on an influence of glassy carbon as an additive allowing the development of tribological properties of different polymer-matrix and metal-matrix composite materials. Conducted research has shown that addition of glassy carbon to the composite contributes to a change in the friction coefficient and in wear. Mass fraction and average particle diameter determine the change. Good physical and chemical properties of glassy carbon also cause a limitation of processes connected with thermal degradation of the composite structure. It especially concerns in the polymer-matrix composites. It could be observed in these materials that 6–10% addition of glassy carbon contributed to the reduction of surface areas in which thermal degradation processes occurred. Moreover, the temperature at which a violent decrease in the friction coefficient was increased by about 50°C.
The results of conducted research confirmed the possibility of control over the change of tribological properties in the composites containing glassy carbon.
① Politechnika Śląska, Katedra Technologii Materiałów, ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice.
Tribo-11v42n4_p203.pdf (420100 bajtów)


Jerzy NAPIÓRKOWSKI ①, Arkadiusz RYCHLIK ①

ANALIZA PROCESU ZUŻYWANIA WARSTW NAPAWANYCH W GLINIASTO-PIASZCZYSTEJ MASIE ŚCIERNEJ

ANALYSIS OF THE WEAR PROCESS OF HARDFACING LAYERS IN SANDY CLAY ABRASIVE MASS

Słowa kluczowe:

warstwa napawana, glebowa masa ścierna, proces zużywania, intensywność zużycia

Key words:

hardfacing layer, abrasive soil mass, wear process, intensity of wear
TRIBOLOGIA V42, nr 4, 2011, (238)

Streszczenie

W pracy przeanalizowano procesy zużywania zachodzące w warstwach uzyskanych poprzez napawanie materiałów na bazie FeC i Cr, zawierających pierwiastki przejściowe V,Nb,Mn i W oraz węgliki wolframu podczas tarcia w gliniasto-piaszczystej masie ściernej. Badania realizowano na maszynie zużyciowej typu „wirującej misy”. Stwierdzono, że najlepszymi właściwościami przeciwzużyciowymi w gliniasto-piaszczystej masie ściernej charakteryzują się materiały o mikrostrukturze ferrytu stopowego z licznymi drobnymi węglikami typu Mo2C, WC i NbC. O przebiegu procesu zużywania decydują skład chemiczny i mikrostruktura warstwy oraz udział frakcji piaszczystej w składzie granulometrycznym masy ściernej.

Summary

The paper examines the processes of wear occurring in the layers obtained by the welding of materials based on Fe-Cr-C, containing the transitional elements V, Nb, Mn, and W and tungsten carbide during friction in sandy clay abrasive mass. The study was conducted on the “rotating mass” wear machine. It was found that the best antiwear properties in sandy clay mass of abrasive materials are characterised by a microstructure of alloy ferrite with many fine carbides of types Mo2C, WC, and NbC. The chemical composition and microstructure of the layers and content of sand fraction in the granulometric composition of abrasive soil mass determines the process of wear.
① Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Katedra Budowy, Eksploatacji Pojazdów i Maszyn, 10-756 Olsztyn, ul. Oczapowskiego 11, tel. 895-233-845, e-mail:
Tribo-11v42n4_p211.pdf (2777862 bajtów)


Stanisław NOSAL ①, Jacek HERNES ②

BADANIA EKSPLOATACYJNE ODPORNOŚCI NA ŚCIERANIE BLACH WYKŁADZINOWYCH STOSOWANYCH W KOLE CZERPAKOWYM KOPARKI TYPU SRs 1200

IN-SERVICE ABRASION RESISTANCE EXAMINATIONS OF METAL SHEET LININGS USED IN THE BUCKET WHEEL FOR THE SRs 1200 WHEEL EXCAVATOR

Słowa kluczowe:

koparka, koło czerpakowe, zsuwnia wirująca, odporność na ścieranie

Key words:

wheel excavator, bucket wheel, rotating chute, abrasion resistance
TRIBOLOGIA V42, nr 4, 2011, (238)

Streszczenie

Porównano odporność na ścieranie blach tworzących zsuwnię wirującą koła czerpakowego koparki pracującej w kopalni węgla brunatnego. Badano sześć rodzajów blach, w tym trzech napawanych, które zostały zamontowane na tym samym kole czerpakowym. Badania eksploatacyjnetrwały 800 godzin w okresie zimowo-wiosennym. Zużycie blach określano metodami wagową oraz liniową, mierząc ubytek grubości w wybranych punktach według naniesionej siatki. Umożliwiło to określenie profi lu zużycia blach w przekrojach poprzecznych i wzdłużnych. Stwierdzono, że największą odporność na ścieranie wykazały blachy napawane drutami proszkowymi CS 400 i DPIS 91. Zastosowanie tych blach na wykładzinę zsuwni wirującej mogłoby ograniczyć liczbę ich wymian do jednej – dwóch w ciągu roku, zamiast 3–4 w przypadku blach ze stali 30G2.

Summary

This paper compares the abrasion resistance (values) of metal sheets forming a rotating chute of the bucket wheel in the wheel excavator operating in a brown coal mine. Six different types of metal sheets, including three types of the padded sheets, were examined while mounted on the same bucket wheel. The in-service examinations lasted for 800 hours and were performed in winter. The metal sheet wear was determined by means of the weight and linear methods measuring a decrease in the thickness in the selected points according to the marked measuring grid. It allowed a profile of the sheet wear in the crosswise and lengthwise sections to be determined. It was found that the metal sheets padded with powder wires CS 400 and DPIS 91 showed the highest abrasion resistance values. The application of those metal sheets as the rotating chute lining can limit the number of replacements to one or two replacements per year instead of three or four experienced in case of 30G2 steel.
① Politechnika Poznańska, Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań.
② Kopalnia Węgla Brunatnego „Konin” w Kleczewie S.A., al. 600-lecia 9, 62-540 Kleczew.
Tribo-11v42n4_p219.pdf (274491 bajtów)


Witold PIEKOSZEWSKI ①, Marian SZCZEREK ①, ②

MECHANIZMY NISZCZENIA WARSTW POWIERZCHNIOWYCH ELEMENTÓW Z POWŁOKAMI PVD PRZEZ PITTING

MECHANISMS OF PVD COATED ELEMENTS SURFACE LAYER DESTRUCTION CAUSED BY PITTING

Słowa kluczowe:

powłoki, zużycie, mechanizmy zużycia, powierzchniowa trwałość zmęczeniowa, pitting.

Key words:

coatings, wear, wear mechanisms, rolling contact fatigue, pitting
TRIBOLOGIA V42, nr 4, 2011, (238)

Streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki analiz literatury dotyczące mechanizmów zużywania elementów skojarzonych w styku skoncentrowanym. Dokonano krytycznej oceny tych mechanizmów i przedstawiono wyniki badań własnych związanych z inicjacją i propagacją zmęczenia powierzchniowego elementów z naniesionymi powłokami przeciwzużyciowymi pracującymi w smarowanym styku skoncentrowanym.

Summary

In the paper, the analyses results concerning the state of the art in the area of wear mechanisms of coated elements working under concentrated friction contact conditions are presented. The critical assessment of the aforementioned mechanisms was performed. The results of research team’s investigations are also shown, taking into consideration the initiation and propagation of rolling contact fatigue of the elements with antiwear coatings, working under conditions of lubricated concentrated contact.
① Instytut Technologii Eksploatacji – PIB, Zakład Tribologii, ul. Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, e-mail:
② Politechnika Radomska, Wydział Mechaniczny, ul. Krasickiego 54, 26-600 Radom.
Tribo-11v42n4_p229.pdf (1727708 bajtów)


Robert STAROSTA ①, Tomasz DYL ①

OBRÓBKA WYKAŃCZAJĄCA NATRYSKIWANYCH PŁOMIENIOWO POWŁOK Ni-Al, OCENA ZUŻYCIA BORAZONOWYCH PŁYTEK SKRAWAJĄCYCH

FINISHING OF FLAME SPRAYED Ni-AL COATINGS AND AN ESTIMATE OF CBN INSERT WEAR

Słowa kluczowe:

natryskiwanie płomieniowe, powłoki Ni-Al, CBN

Key words:

flame spraying, Ni-Al coatings, CBN insert
TRIBOLOGIA V42, nr 4, 2011, (238)

Streszczenie

Obróbkę wykańczającą natryskiwanych płomieniowo powłok Ni-5%Al prowadzono poprzez bardzo dokładne toczenie wzdłużne za pomocą noży tokarskich wyposażonych w borazonowe płytki skrawające. W pracy wyznaczono szerokość pasma zużycia powierzchni przyłożenia i natarcia ostrza noża tokarskiego dla kwadratowej i trygonalnej płytki skrawającej przy zachowaniu stałej spiralnej długości skrawania.

Summary

Highly accurate finishing of flame spraying Ni-5%Al coatings was carried out using sliding turning by tool with CBN cutting inserts. Flank (VB) and attack (KB) wear indexes of square and trigonal cutting inserts while maintaining a constant spiral cutting length (SCL) were determined.
① Akademia Morska w Gdyni, Wydział Mechaniczny, Katedra Materiałów Okrętowych i Technologii Remontów, ul. Morska 81-87, 81-225 Gdynia, e-mail:
Tribo-11v42n4_p245.pdf (203673 bajtów)


Tomasz ŚLEBODA ①, Janusz KRAWCZYK ①, Sylwia BEDNAREK ①, Marek WOJTASZEK ①, Marek PAĆKO ①

WYBRANE WŁASNOŚCI TRIBOLOGICZNE STOPU Z GRUPY FeAl

CHOSEN TRIBOLOGICAL PROPERTIES OF FeAl ALLOYS

Słowa kluczowe:

stopy FeAl, zużycie, współczynnik tarcia

Key words:

FeAl alloys, wear, friction coefficient
TRIBOLOGIA V42, nr 4, 2011, (238)

Streszczenie

W ramach przedstawionych badań analizie poddano własności tribologiczne stopów z grupy FeAl. Jako materiał wyjściowy do badań zastosowano stop FeAl w formie odlewu oraz otrzymany z proszku stopu. Dyskusji poddany został wpływ morfologii materiału wyjściowego do badań na jego własności tribologiczne. Badania tribologiczne wykonano w temperaturze pokojowej na testerze T-05 przy zmiennych obciążeniach. Jako przeciwpróbkę zastosowano stal narzędziową HS6-5-2. Układ tribologiczny składał się z pierścienia (przeciwpróbka) oraz płaskiej powierzchni (próbka). Zbadano wpływ stosowanego obciążenia na zużycie badanych materiałów oraz zmiany współczynnika tarcia. Na podstawie przeprowadzonych badań można stwierdzić, że morfologia stopów FeAl ma duży wpływ na własności tribologiczne tego typu materiałów, a w szczególności na rodzaj mechanizmów zużycia tribologicznego.

Summary

This research was focused on tribological properties of FeAl alloys. Powder and cast FeAl alloy was used in this study. The influence of the alloy morphology on its tribological properties is discussed. Tribological tests were performed at room temperature, using a T-05 testing device, under various testing conditions. HS6-5-2 tool steel was used as counter-sample. The tribological set up consisted of a ring (counter-sample) and flat surface of the investigated sample. The effect of tribological testing load on the wear and friction coefficient of the investigated materials was analysed. The obtained results indicated that the morphology of FeAl alloys has significant influence on tribological properties of these alloys and on the mechanisms of wear in particular.
① AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, tel. (12) 617-35-26, fax (12) 617-25-76, e-mail: .
Tribo-11v42n4_p253pdf (1562866 bajtów)


Sławomir ZIMOWSKI ①, Wiesław RAKOWSKI ①

EKSPERYMENTALNA I TEORETYCZNA ANALIZA ZUŻYCIA CIENKICH POWŁOK CERAMICZNYCH W STYKU TRIBOLOGICZNYM

EXPERIMENTAL AND THEORETICAL WEAR ANALYSIS OF THIN CERAMIC COATINGS IN TRIBOLOGICAL CONTACT

Słowa kluczowe:

powłoka ceramiczna, styk tribologiczny, model zużycia

Key words:

ceramic coatings, tribological contact, wear model
TRIBOLOGIA V42, nr 4, 2011, (238)

Streszczenie

W artykule przedstawiono model służący do prognozowania zużycia cienkich powłok ceramicznych pracujących w styku skoncentrowanym. Opracowany model oparty jest o prawo zużycia Archarda, które uzależnia przyrost objętości materiału usuwanego ze strefy styku w wyniku zużycia od: współczynnika zużycia, nacisków w strefie styku oraz drogi tarcia i przyrostu pola styku. Zarówno w modelu, jak i w testach parę tribologiczną stanowiły kula i płaska powierzchnia. Kula o średnicy 1 mm wykonana z Al2O3 współpracowała z powłoką TiN, dwoma powłokami kompozytowymi typu nc-TiN/a-C oraz powłoką nc-WC/a-C. Na podstawie obserwacji mikroskopowych i analizy profilu bruzdy stwierdzono głównie ścierny charakter zużycia, dominujący w zakresie małych obciążeń, kiedy układ powłoka/podłoże nie ulega znaczącej deformacji. Porównanie wyników badań symulacyjnych z eksperymentalnymi wskazuje, że przyjęty model umożliwia szacowanie zużycia powłok ceramicznych w oparciu o parametry materiałowe oraz warunki tarcia.

Summary

The article presents the model used to predict wear of thin ceramic coatings working in tribological contact. The model is based on the Archard wear law and contact mechanics. The cooperation of elements in the ball/plane system in the elastic deformation range was established. Wear simulations were compared with the results obtained from tribological tests in a ball-on-disc machine. The tribological pair consisted of TiN coating or nc-WC/aC and nc-TiN/aC composite coatings as the discs and alumina ball with diameter of 1mm as the counterpart. Microscopic observations and grove profiles analysis shows abrasion as the dominant mechanism of wear. This model allows the estimation of the durability of ceramic coatings based on the mechanical properties of material and friction parameters.
① AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków.
Tribo-11v42n4_p263.pdf (135766 bajtów)


Wojciech ŻÓRAWSKI ①

WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNE NANOSTRUKTURALNYCH POWŁOK KOMPOZYTOWYCH NATRYSKANYCH NADDŹWIĘKOWO

TRIBOLOGICAL PROPERTIES OF HVOF SPRAYED NANOSTRUCTURED COMPOSITE COATINGS

Słowa kluczowe:

powłoka kompozytowa, smar stały, nanostruktura, HVOF, współczynnik tarcia

Key words:

composite coating, solid lubricant, nanostructure, HVOF, COF
TRIBOLOGIA V42, nr 4, 2011, (238)^

Streszczenie

W pracy przedstawiono wyniki badań nanostrukturalnej powłoki kompozytowej WC12Co/Fe3O4 natryskanej naddźwiękowo (HVOF). Badania nanostrukturalnych proszków oraz natryskanych powłok były realizowane za pomocą mikroskopu skaningowego (SEM), mikroskopu transmisyjnego (TEM) i dyfraktometru (XRD). Pokazały one, że proszki WC12Co i Fe3O4 zawierają nanokryształy. Badania natryskanych powłok potwierdziły, że w ich skład wchodzą również nanokryształy. Natryskane powłoki WC12Co zawierały niewielką ilość fazy W2C, WC1-x i W, natomiast skład fazowy powłoki Fe3O4 nie uległ zmianie. Badania przeprowadzone na testerze tribologicznym T-01 wykazały mniejszy współczynnik tarcia dla nanostrukturalnej powłoki kompozytowej niż konwencjonalnej.

Summary

This paper concerns the results of investigations on a nanostructured WC12Co HVOF sprayed composite mixed with nanostructured Fe3O4. The microstructure and composition of nanostructured powders and coatings were analysed using SEM FEI Nova(TM) NanoSEM 200 and TEM Philips CM20 with EDAX EDX. Investigations of applied powders show that both materials contain nanocrystals. A small quantity of W2C, WC1-x and W phases were found in WC12Co sprayed coatings; however, the phase composition of the Fe3O4 coating did not change. Investigations carried out by means of a T-01 ball-on-disc tribological tester reveal a lower coefficient of friction for the composite nanostructured coating.
① Politechnika Świętokrzyska, Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn, al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce, e-mail:
Tribo-11v42n4_p271.pdf (2375526 bajtów)